KR20050117574A - Substrate treatment appratus and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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KR20050117574A
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Abstract

A substrate treatment apparatus, comprising a reaction tube (203) and a heater (207) heating a silicon wafer (200), wherein trimethyl aluminum (TMA) and ozone (O3) are alternately fed into the reaction tube (203) to generate Al2O 3 film on the surface of the wafer (200). The apparatus also comprises supply tubes (232a) and (232b) for flowing the ozone and TMA and a nozzle (233) supplying gas into the reaction tube (203). The two supply tubes (232a) and (232b) are connected to the nozzle (233) disposed inside the heater (207) in a zone inside the reaction tube (203) where a temperature is lower than a temperature near the wafer (200) and the ozone and TMA are supplied into the reaction tube (203) through the nozzle (233).

Description

기판 처리 장치 및 반도체 디바이스의 제조 방법{SUBSTRATE TREATMENT APPRATUS AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}Substrate processing apparatus and manufacturing method of a semiconductor device {SUBSTRATE TREATMENT APPRATUS AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은, 기판 처리 장치 및 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, Si 반도체 디바이스를 제조할 때 사용되는, ALD(Atomic layer Deposition) 법에 의한 성막을 행하는 반도체 제조 장치 및 ALD 법에 의한 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a substrate processing apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular, a semiconductor manufacturing apparatus for forming a film by ALD (Atomic layer Deposition) method, which is used when manufacturing a Si semiconductor device, and a semiconductor by ALD method. A method for manufacturing a device.

먼저, CVD(Chemical Vapor Deposition) 법 중의 하나인 ALD 법을 사용한 성막 처리에 관해 간단히 설명한다. First, the film formation process using the ALD method, which is one of chemical vapor deposition (CVD) methods, will be briefly described.

ALD 법은, 어떤 성막 조건(온도, 시간 등) 하에서, 성막에 사용하는 2 종류(또는 그 이상)의 원료 가스를 1 종류씩 교대로 기판상에 공급하고, 1 원자층 단위로 흡착시켜 표면 반응을 이용하여 성막을 행하는 수법이다. According to the ALD method, two kinds (or more) of source gases used for film formation are alternately supplied on a substrate under certain film forming conditions (temperature, time, etc.), adsorbed in units of one atomic layer, and the surface reaction is performed. This is a technique for forming a film by using a film.

즉, 예컨대 Al2O3(산화 알루미늄) 막을 형성하는 경우에는, ALD 법을 이용하여 TMA(Al(CH3)3, 트리메틸알루미늄)와 O3(오존)을 교대로 공급함으로써 250∼450℃ 의 저온에서 고품질의 성막이 가능하다. 이와 같이, ALD 법에서는 복수 종류의 반응성 가스를 1 종류씩 교대로 공급함으로써 성막을 행한다. 그리고, 막두께 제어는, 반응성 가스 공급의 사이클 수로 제어한다. 예컨대, 성막 속도가 1Å/사이클이라고 하면, 20Å의 막을 형성하는 경우, 성막 처리를 20 사이클 행한다.That is, in the case of forming an Al 2 O 3 (aluminum oxide) film, for example, by using the ALD method, TMA (Al (CH 3 ) 3 , trimethylaluminum) and O 3 (ozone) are alternately supplied to achieve a temperature of 250 to 450 ° C. High quality film formation at low temperatures is possible. As described above, in the ALD method, film formation is performed by alternately supplying a plurality of types of reactive gases one by one. The film thickness control is controlled by the number of cycles of the reactive gas supply. For example, assuming that the film formation rate is 1 ms / cycle, when a film of 20 ms is formed, the film formation process is performed 20 cycles.

종래, Al2O3 막을 성막하는 ALD 장치는, 1 처리로(爐)로 동시에 처리하는 기판 매수가 1 장∼ 5 장의 매엽(枚葉) 장치라 불리는 형식의 것으로, 25 장 이상의 기판을 반응관의 관축 방향에 평행하게 나열한 배치(batch)식 장치라 불리는 형식의 장치로는 실용화되지 않았다.Conventional, Al 2 O 3 ALD apparatus for forming a film is that of the called to the first processing (爐) a single wafer substrate Number of the most 1-5 sheets of the processing at the same time (枚葉) device type, the reaction of more than 25 sheets of the substrate tube It has not been put into practical use as a type of device called a batch type device arranged in parallel to the tube axis direction.

TMA와 O3을 사용하여 이와 같은 세로형 배치식 장치로 Al2O3 막을 성막하는 경우, TMA의 노즐과 O3의 노즐을 따로따로 반응로 내에 세워 일으킨 경우, TMA의 가스 노즐 내에서 TMA가 분해되어 Al(알루미늄)이 성막되어서, 두꺼워지면 박리되어 떨어져 이물질 발생원이 될 우려가 있었다.When the Al 2 O 3 film is formed by using such a vertically arranged device using TMA and O 3 , when the nozzle of the TMA and the nozzle of O 3 are formed separately in the reactor, the TMA is formed in the gas nozzle of the TMA. It decomposed | disassembled and Al (aluminum) formed into a film, and when it became thick, it peeled off and it might become a foreign material generation source.

본 발명의 주된 목적은, 노즐 내에서의 막의 생성을 방지함으로써, 막의 박리에 의한 이물질 발생을 억제할 수 있는 기판 처리 장치 및 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The main object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a manufacturing method of a semiconductor device which can suppress the generation of foreign matters due to the peeling of the film by preventing the formation of the film in the nozzle.

도 1은 본 발명의 일실시예의 기판 처리 장치에 있어서의 세로형 기판 처리로의 개략 종단면도이다. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a vertical substrate processing furnace in the substrate processing apparatus of one embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예의 기판 처리 장치에 있어서의 세로형 기판 처리로의 개략 횡단면도이다. 2 is a schematic cross-sectional view of a vertical substrate processing furnace in the substrate processing apparatus of one embodiment of the present invention.

도 3A는 본 발명의 일실시예의 기판 처리 장치에 있어서의 세로형 기판 처리로의 노즐(233)을 설명하기 위한 개략도이다. 3A is a schematic diagram for explaining the nozzle 233 in the vertical substrate processing furnace in the substrate processing apparatus in one embodiment of the present invention.

도 3B는 도 3A의 A부의 부분 확대도이다. 3B is an enlarged view of a portion A of FIG. 3A.

도 4는 본 발명의 일실시형태의 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략 사시도이다.It is a schematic perspective view for demonstrating the substrate processing apparatus of one Embodiment of this invention.

발명의 개시Disclosure of the Invention

본 발명의 일 양태에 따르면, According to one aspect of the present invention,

기판을 수용하는 처리실과, 그 기판을 가열하는 가열 부재를 가지며, 서로 반응하는 적어도 2 개의 가스를 교대로 상기 처리실 내에 공급하여 상기 기판의 표면에 원하는 막을 생성하는 기판 처리 장치로서, A substrate processing apparatus having a processing chamber accommodating a substrate and a heating member for heating the substrate, and alternately supplying at least two gases reacting with each other into the processing chamber to produce a desired film on the surface of the substrate,

상기 2 개의 가스가 서로 독립적으로 각각 흐르는 2 개의 공급관과, Two supply pipes through which the two gases flow independently of each other,

상기 처리실 내에 가스를 공급하는 단일한 가스 공급 부재로서, 상기 2 개의 가스 중의 적어도 하나의 가스의 분해 온도 이상의 영역에 그 일부가 연장되어 있는 상기 단일한 가스 공급 부재를 구비하고, A single gas supply member for supplying gas into the processing chamber, the single gas supply member having a portion extending in a region above a decomposition temperature of at least one of the two gases,

상기 2 개의 공급관을, 상기 적어도 하나의 가스의 분해 온도 미만의 장소에서, 상기 가스 공급 부재에 연결시켜, 상기 2 개의 가스를 상기 가스 공급 부재를 통해 상기 처리실 내에 각각 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치가 제공된다. The two supply pipes are connected to the gas supply member at a place below the decomposition temperature of the at least one gas to supply the two gases into the processing chamber through the gas supply member, respectively. An apparatus is provided.

본 발명의 다른 양태에 따르면, According to another aspect of the present invention,

기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실의 외측에 배치되고, 상기 기판을 가열하는 가열 부재를 가지며, 서로 반응하는 적어도 2 개의 가스를 교대로 상기 처리실 내에 공급하여 상기 기판의 표면에 원하는 막을 생성하는 핫월(hot wall) 식의 처리로를 구비한 기판 처리 장치로서, A hotwall having a processing chamber accommodating a substrate, a heating member disposed outside the processing chamber, and heating the substrate, and alternately supplying at least two gases reacting with each other into the processing chamber to create a desired film on the surface of the substrate. A substrate processing apparatus having a (hot wall) type treatment furnace,

상기 2 개의 가스가 서로 독립적으로 각각 흐르는 2 개의 공급관과, Two supply pipes through which the two gases flow independently of each other,

상기 처리실 내에 가스를 공급하는 단일한 가스 공급 부재로서, 그 일부가 상기 가열 부재의 내측에 배치된 상기 단일한 가스 공급 부재를 구비하고, A single gas supply member for supplying gas into the processing chamber, a part of which includes the single gas supply member disposed inside the heating member,

상기 2 개의 공급관을, 상기 처리실 내의 상기 기판 부근의 온도보다도 낮은 온도의 영역에서, 상기 가스 공급 부재에 연결시켜, 상기 2 개의 가스를 상기 가스 공급 부재를 통해 상기 처리실 내에 각각 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치가 제공된다. The two supply pipes are connected to the gas supply member in a region at a temperature lower than the temperature near the substrate in the processing chamber to supply the two gases into the processing chamber through the gas supply member, respectively. A substrate processing apparatus is provided.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, According to another aspect of the invention,

기판을 수용하는 처리실과, 그 기판을 가열하는 가열 부재를 가지며, 서로 반응하는 적어도 2 개의 가스를 교대로 상기 처리실 내에 공급하여 상기 기판의 표면에 원하는 막을 생성하는 기판 처리 장치로서, A substrate processing apparatus having a processing chamber accommodating a substrate and a heating member for heating the substrate, and alternately supplying at least two gases reacting with each other into the processing chamber to produce a desired film on the surface of the substrate,

상기 2 개의 가스가 서로 독립적으로 각각 흐르는 2 개의 공급관과, Two supply pipes through which the two gases flow independently of each other,

상기 처리실 내에 가스를 공급하는 단일한 가스 공급 부재로서, 상기 2 개의 가스 중의 적어도 하나의 가스의 분해 온도 이상의 영역에 그 일부가 연장되어 있는 상기 단일한 가스 공급 부재를 구비하고, A single gas supply member for supplying gas into the processing chamber, the single gas supply member having a portion extending in a region above a decomposition temperature of at least one of the two gases,

상기 2 개의 공급관을, 상기 적어도 하나의 가스의 분해 온도 미만의 장소에서, 상기 가스 공급 부재에 연결시켜, 상기 2 개의 가스를 상기 가스 공급 부재를 통해 상기 처리실 내에 각각 공급하는 기판 처리 장치를 사용하고, Using a substrate processing apparatus that connects the two supply pipes to the gas supply member at a place below the decomposition temperature of the at least one gas, and supplies the two gases into the processing chamber through the gas supply member, respectively; ,

상기 2 개의 가스를 상기 가스 공급 부재를 통해 상기 처리실 내에 교대로 공급하여, 상기 기판의 표면에 상기 원하는 막을 생성하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법이 제공된다. A method of manufacturing a semiconductor device is provided, wherein the two gases are alternately supplied through the gas supply member into the processing chamber to produce the desired film on the surface of the substrate.

발명을 실시하기To practice the invention 위한 바람직한 형태 Preferred form for

본 발명의 바람직한 실시예의 배치식 처리 장치에 있어서는, 원료로서 트리메틸알루미늄(화학식 Al(CH3)3, TMA)과 오존(O3)을 사용하고, 기판을 복수장 유지 가능한 기판 유지 지그와, 그 기판 유지 지그가 삽입되어 기판의 처리를 실시하는 반응관과, 기판을 가열하는 가열 수단과, 반응관 내의 가스를 배기 가능한 진공 배기 장치와, 기판에 대하여 기판면 방향과 평행하게 가스를 분출하는 1 개의 가스 노즐을 구비하고, 그 노즐에 연결된 TMA와 O3의 가스 공급 라인이 반응실 내에서 합류하고 있고, TMA와 O3을 교대로 기판상에 공급함으로써 알루미늄 산화막(Al2O3 막)을 형성한다. 또, 기판상에는 TMA가 흡착하고, 다음에 흐르는 O3 가스와 흡착한 TMA가 반응하여, 1 원자층의 Al2O3 막이 생성된다.In the batch processing apparatus of the preferred embodiment of the present invention, a substrate holding jig capable of holding a plurality of substrates using trimethylaluminum (formula Al (CH 3 ) 3 , TMA) and ozone (O 3 ) as a raw material, and A reaction tube for processing the substrate by inserting the substrate holding jig, a heating means for heating the substrate, a vacuum exhaust device capable of exhausting the gas in the reaction tube, and 1 for ejecting the gas in parallel to the substrate plane direction with respect to the substrate; Two gas nozzles, TMA and O 3 gas supply lines connected to the nozzles are joined in the reaction chamber, and aluminum oxide film (Al 2 O 3 film) is formed by alternately supplying TMA and O 3 onto the substrate. Form. Further, the TMA on the substrate and the adsorption, to the O 3 gas and the adsorbed TMA flows in the subsequent reaction, is generated Al 2 O 3 film of one atomic layer.

TMA는, 압력, 온도가 모두 높아지면, 자기 분해가 일어나기 쉬워져 Al 막이 생성된다. 상기 가스 노즐에는 가스를 분출하는 노즐 구멍이 형성되어 있는데, 이 노즐 구멍은 작기 때문에 노즐 내 압력은 로 내 압력에 비해 높아진다. 예컨대, 로 내 압력이 0.5Torr(약 67Pa)일 때, 노즐 내 압력은 10Torr(약 1330Pa)가 될 것으로 예상된다. 그 때문에, 특히 고온 영역에 있는 노즐 내에서 TMA의 자기 분해가 일어나기 쉬워진다. 이에 비해, 로 내에서는 온도는 높지만, 압력이 노즐 내만큼 높아지지 않기 때문에, TMA의 자기 분해는 잘 일어나지 않는다. 그 때문에, 노즐 내에서의 Al 막 생성 문제가 현저해진다. When both TMA and pressure are high, self-decomposition tends to occur, and an Al film | membrane is produced | generated. The gas nozzle is provided with a nozzle hole for ejecting gas. Since the nozzle hole is small, the pressure in the nozzle is higher than the pressure in the furnace. For example, when the pressure in the furnace is 0.5 Torr (about 67 Pa), the pressure in the nozzle is expected to be 10 Torr (about 1330 Pa). Therefore, in particular, self-decomposition of the TMA easily occurs in the nozzle in the high temperature region. On the other hand, although the temperature is high in the furnace, since the pressure does not increase as much as in the nozzle, the self-decomposition of the TMA does not occur easily. Therefore, the problem of Al film formation in the nozzle becomes remarkable.

또, 반응관 내벽에 부착된 Al2O3 막을 제거하기 위해, ClF3 가스를 흐르게 하여 클리닝을 행하지만, 이 클리닝 가스를 노즐로부터 공급하면, 노즐 내의 Al2O3 막도 동시에 제거할 수 있어, 클리닝의 용이화, 효율화도 가능해진다.In order to remove the Al 2 O 3 film attached to the inner wall of the reaction tube, cleaning is performed by flowing ClF 3 gas, but when the cleaning gas is supplied from the nozzle, the Al 2 O 3 film in the nozzle can be removed at the same time. Also, the cleaning can be made easier and more efficient.

또한, 본 발명은 Al2O3 막의 생성 뿐만 아니라, HfO2 막의 생성에도 적합하게 적용된다. Hf 원료도 TMA와 동일한 문제가 생기기 때문이다. 또한, 이 경우, 기화시킨 테트라키스(N-에틸-N-메틸아미노)하프늄(상온에서 액체)의 Hf 원료 가스와 O3 가스를 교대로 흐르게 하여 HfO2 막의 성막을 행한다.In addition, the present invention is suitably applied not only to the production of Al 2 O 3 films but also to the production of HfO 2 films. This is because Hf raw materials also have the same problems as TMA. In this case, the HfO 2 film is formed by alternately flowing an Hf source gas and an O 3 gas of vaporized tetrakis (N-ethyl-N-methylamino) hafnium (liquid at room temperature).

또한, 본 발명은 이하의 재료를 사용한 SiO2 막의 생성에도 적합하게 적용된다.The present invention is also suitably applied to the production of SiO 2 films using the following materials.

(1) O3과 Si2Cl6(헥사클로로디실란)을 교대로 흐르게 하여 ALD 법에 의해 SiO2 막의 성막을 행하는 경우.(1) In the case of forming a SiO 2 film by the ALD method by flowing O 3 and Si 2 Cl 6 (hexachlorodisilane) alternately.

(2) O3과 HSi(OC2H5)3(TRIES)를 교대로 흐르게 하여 ALD 법에 의해 SiO2 막의 성막을 행하는 경우.(2) In the case of forming a SiO 2 film by the ALD method by alternately flowing O 3 and HSi (OC 2 H 5 ) 3 (TRIES).

(3) O3과 HSi[N(CH3)2]3(TrisDMAS)를 교대로 흐르게 하여 ALD 법에 의해 SiO2 막의 성막을 행하는 경우.(3) In the case of forming a SiO 2 film by the ALD method while O 3 and HSi [N (CH 3 ) 2 ] 3 (TrisDMAS) are alternately flown.

실시예Example 1 One

도 1은, 본 실시예에 따른 세로형 기판 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면으로 나타내고, 도 2는 본 실시예에 따른 세로형 기판 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 횡단면으로 나타낸다. 도 3A는, 본 실시예의 기판 처리 장치에 있어서의 세로형 기판 처리로의 노즐(233)을 설명하기 위한 개략도이며, 도 3B는 도 3A의 A부의 부분 확대도이다. 1 is a schematic configuration diagram of a vertical substrate processing furnace according to the present embodiment, showing a portion of the processing furnace in a longitudinal section, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a vertical substrate processing furnace according to the present embodiment, and a processing furnace portion Denotes the cross section. FIG. 3A is a schematic view for explaining the nozzle 233 in the vertical substrate processing furnace in the substrate processing apparatus of this embodiment, and FIG. 3B is a partially enlarged view of part A of FIG. 3A.

가열 수단인 히터(207)의 내측에, 기판인 웨이퍼(200)를 처리하는 반응 용기로서 반응관(203)이 설치되고, 이 반응관(203)의 하단에는, 예컨대 스테인레스 등으로 이루어지는 매니폴드(209)가 걸려 맞춰지고, 또한 그 하단 개구는 커버인 시일 캡(219)에 의해 기밀 부재인 O 링(220)을 통해 공기가 통하지 않게 폐색되고, 적어도 이 히터(207), 반응관(203), 매니폴드(209) 및 시일 캡(219)에 의해 처리로(202)를 형성하고 있다. 이 매니폴드(209)는 유지 수단(이하 히터 베이스(251))에 고정된다. A reaction tube 203 is provided inside the heater 207 as a heating means as a reaction vessel for processing the wafer 200 as a substrate, and a manifold (for example, stainless steel) is provided at the lower end of the reaction tube 203. 209 is engaged, and its lower opening is blocked by air seal through the O-ring 220 which is an airtight member by the seal cap 219 which is a cover, and at least this heater 207 and the reaction tube 203 The processing furnace 202 is formed by the manifold 209 and the seal cap 219. This manifold 209 is fixed to the holding means (hereinafter heater base 251).

반응관(203)의 하단부 및 매니폴드(209)의 상부 개구 단부에는, 각각 고리 모양의 플랜지가 설치되고, 이들 플랜지 사이에는 기밀 부재(이하 O 링(220))가 배치되고, 양자 간은 공기가 통하지 않게 밀폐되어 있다. At the lower end of the reaction tube 203 and the upper opening end of the manifold 209, annular flanges are provided, respectively, and an airtight member (hereinafter referred to as an O-ring 220) is disposed between these flanges, and air is provided between them. It is not sealed.

시일 캡(219)에는 석영 캡(218)을 통해 기판 유지 수단인 보우트(217)가 입설(立設)되고, 석영 캡(218)은 보우트(217)를 유지하는 유지체로 되어 있다. 그리고, 보우트(217)는 처리로(202)에 삽입된다. 보우트(217)에는 배치(batch) 처리되는 복수의 웨이퍼(200)가 수평 자세로 관축 방향으로 다단으로 적재된다. 히터(207)는 처리로(202)에 삽입된 웨이퍼(200)를 소정 온도로 가열한다. A bolt 217 serving as a substrate holding means is placed in the seal cap 219 through the quartz cap 218, and the quartz cap 218 is a holder for holding the bolt 217. The boat 217 is inserted into the processing furnace 202. On the boat 217, a plurality of wafers 200 to be batch processed are loaded in multiple stages in the tube axis direction in a horizontal posture. The heater 207 heats the wafer 200 inserted into the processing furnace 202 to a predetermined temperature.

처리로(202)에는 복수 종류, 여기서는 2 종류의 가스를 공급하는 공급관으로서의 2 개의 가스 공급관(232a, 232b)이 설치되어 있다. 가스 공급관(232a, 232b)은, 매니폴드(209)의 하부를 관통하여 설치되어 있고, 가스 공급(232b)은, 처리로(202) 내에서 가스 공급관(232a)과 합류하여, 2 개의 가스 공급관(232a, 232b)이 1 개의 다공 노즐(233)에 연통되어 있다. 노즐(233)은 처리로(202) 내에 설치되어 있고, 가스 공급관(232b)으로부터 공급되는 TMA의 분해 온도 이상의 영역에 그 상부가 연장되어 있다. 그러나, 가스 공급관(232b)이, 처리로(202) 내에서 가스 공급관(232a)과 합류하고 있는 곳은, TMA의 분해 온도 미만의 영역이고, 웨이퍼(200) 및 웨이퍼(200) 부근의 온도보다 낮은 온도의 영역이다. 여기서는, 제1 가스 공급관(232a)으로부터는, 유량 제어 수단인 제1 매스플로우 컨트롤러(241a) 및 개폐 밸브인 제1 밸브(243a)를 통하여, 또한 후술하는 처리로(202) 내에 설치된 다공 노즐(233)을 통하여, 처리로(202)에 반응 가스(O3)가 공급되고, 제2 가스 공급관(232b)으로부터는, 유량 제어 수단인 제2 매스플로우 컨트롤러(241b), 개폐 밸브인 제2 밸브(252), TMA 용기(260) 및 개폐 밸브인 제3 밸브(250)를 통하여, 앞서 기술한 다공 노즐(233)을 통해 처리로(202)에 반응 가스(TMA)가 공급된다. TMA 용기(260)에서 매니폴드(209)까지의 가스 공급관(232b)에는 히터(300)가 설치되어 가스 공급관(232b)을 50∼60℃로 유지하고 있다.The processing furnace 202 is provided with two gas supply pipes 232a and 232b serving as supply pipes for supplying a plurality of types of gases, two types of gas here. The gas supply pipes 232a and 232b are provided through the lower part of the manifold 209, and the gas supply 232b joins the gas supply pipe 232a in the process furnace 202, and two gas supply pipes are provided. 232a and 232b communicate with one porous nozzle 233. The nozzle 233 is provided in the process furnace 202, and the upper part extends in the area | region more than the decomposition temperature of TMA supplied from the gas supply line 232b. However, the place where the gas supply pipe 232b joins the gas supply pipe 232a in the processing furnace 202 is an area below the decomposition temperature of the TMA, and is higher than the temperature near the wafer 200 and the wafer 200. Low temperature zone. Here, from the 1st gas supply line 232a, the porous nozzle provided in the process furnace 202 mentioned later through the 1st mass flow controller 241a which is a flow control means, and the 1st valve 243a which is an opening / closing valve ( The reaction gas O 3 is supplied to the processing furnace 202 via the 233, and from the second gas supply pipe 232b, the second mass flow controller 241b serving as a flow control means and the second valve serving as an on / off valve are provided. Reaction gas (TMA) is supplied to the processing furnace 202 through the porous nozzle 233 mentioned above through 252, the TMA container 260, and the 3rd valve 250 which is an opening / closing valve. The heater 300 is provided in the gas supply pipe 232b from the TMA container 260 to the manifold 209, and maintains the gas supply pipe 232b at 50 to 60 ° C.

가스 공급관(232b)에는, 불활성 가스의 라인(232c)이 개폐 밸브(253)를 통해 제3 밸브(250)의 하류측에 접속되어 있다. 또한, 가스 공급관(232a)에는, 불활성 가스의 라인(232d)이 개폐 밸브(254)를 통해 제1 밸브(243a)의 하류측에 접속되어 있다. An inert gas line 232c is connected to the gas supply pipe 232b via the open / close valve 253 on the downstream side of the third valve 250. In addition, a line 232d of inert gas is connected to the gas supply pipe 232a via the open / close valve 254 on the downstream side of the first valve 243a.

처리로(202)는 가스를 배기하는 배기관인 가스 배기관(231)에 의해 제4 밸브(243d)를 통해 배기 수단인 진공 펌프(246)에 접속되고, 진공 배기되도록 되어 있다. 또한, 이 제4 밸브(243d)는 밸브를 개폐하여 처리로(202)의 진공 배기ㆍ진공 배기 정지가 가능하고, 또한 밸브 개방도를 조절하여 압력 조정이 가능하게 되어 있는 개폐 밸브다. The process furnace 202 is connected to the vacuum pump 246 which is an exhaust means through the 4th valve 243d by the gas exhaust pipe 231 which is an exhaust pipe which exhausts gas, and is evacuated. The fourth valve 243d is an open / close valve that can open and close the valve to stop vacuum evacuation and vacuum evacuation of the processing furnace 202, and to adjust the valve opening to adjust the pressure.

노즐(233)이 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 웨이퍼(200)의 적재 방향을 따라 배치되어 있다. 그리고 노즐(233)에는 복수의 가스를 공급하는 공급 구멍인 가스 공급 구멍(248b)이 형성되어 있다. The nozzle 233 is arrange | positioned along the loading direction of the wafer 200 from the lower part to the upper part of the reaction tube 203. As shown in FIG. The nozzle 233 is provided with a gas supply hole 248b which is a supply hole for supplying a plurality of gases.

반응관(203) 내의 중앙부에는 복수 장의 웨이퍼(200)를 다단으로 동일 간격으로 두는 보우트(217)가 설치되어 있고, 이 보우트(217)는 도면 중 생략한 보우트 엘리베이터 기구에 의해 반응관(203)에 출입 가능하도록 되어 있다. 또한 처리의 균일성을 향상시키기 위해 보우트(217)를 회전시키기 위한 회전 수단인 보우트 회전 기구(267)가 설치되어 있고, 보우트 회전 기구(267)를 회전시킴으로써, 석영 캡(218)에 유지된 보우트(217)를 회전시키도록 되어 있다. In the center part of the reaction tube 203, the boat 217 which arrange | positions the several sheets 200 of wafer 200 at the same space | interval is provided, and this boat 217 is the reaction tube 203 by the boat elevator mechanism abbreviate | omitted in the figure. It is supposed to be accessible. Furthermore, the boat rotation mechanism 267 which is a rotation means for rotating the boat 217 is provided in order to improve the uniformity of processing, and the boat held by the quartz cap 218 by rotating the boat rotation mechanism 267 is provided. 217 is rotated.

제어 수단인 컨트롤러(121)는, 제1, 제2 매스플로우 컨트롤러(241a, 241b), 제1∼제4 밸브(243a, 252, 250, 243d), 밸브(253, 254), 히터(207), 진공 펌프(246), 보우트 회전 기구(267), 도면 중 생략한 보우트 승강 기구에 접속되어 있고, 제1, 제2 매스플로우 컨트롤러(241a, 241b)의 유량 조정, 제1∼제3 밸브(243a, 252, 250), 밸브(253, 254)의 개폐 동작, 제4 밸브(243d)의 개폐 및 압력 조정 동작, 히터(207)의 온도 조절, 진공 펌프(246)의 기동ㆍ정지, 보우트 회전 기구(267)의 회전 속도 조절, 보우트 승강 기구의 승강 동작 제어가 행해진다. The controller 121 serving as the control means includes the first and second mass flow controllers 241a and 241b, the first to fourth valves 243a, 252, 250, and 243d, the valves 253 and 254, and the heater 207. Connected to the vacuum pump 246, the boat rotating mechanism 267, and the boat lifting mechanism omitted in the drawings, and the flow rate adjustment of the first and second mass flow controllers 241a and 241b and the first to third valves ( 243a, 252, 250, opening and closing operation of the valves 253, 254, opening and closing operation of the fourth valve (243d) and pressure adjustment operation, temperature control of the heater 207, start and stop of the vacuum pump 246, bolt rotation Rotational speed adjustment of the mechanism 267 and lifting operation control of the boat lifting mechanism are performed.

다음으로 ALD 법에 의한 성막 예로서, TMA 및 O3 가스를 사용하여 Al2O3 막을 성막하는 경우를 설명한다.Next, as an example of film formation by the ALD method, a case where an Al 2 O 3 film is formed using TMA and O 3 gas will be described.

먼저, 성막하고자 하는 반도체 실리콘 웨이퍼(200)를 보우트(217)에 장전하고 처리로(202)에 반입한다. 반입 후, 다음의 3 가지 단계를 순서대로 실행한다. First, the semiconductor silicon wafer 200 to be formed is loaded into the boat 217 and loaded into the processing furnace 202. After importing, perform the following three steps in order.

[단계 1][Step 1]

단계 1에서는 O3 가스를 흐르게 한다. 먼저, 제1 가스 공급관(232a)에 설치한 제1 밸브(243a), 및 가스 배기관(231)에 설치한 제4 밸브(243d)를 모두 열어, 제1 가스 공급관(232a)으로부터 제1 매스플로우 컨트롤러(243a)에 의해 유량 조정된 O3 가스를 노즐(233)의 가스 공급 구멍(248b)으로부터 처리로(202)에 공급하면서 가스 배기관(231)으로 배기한다. O3 가스를 흐르게 할 때에는, 제4 밸브(243d)를 적정하게 조절하여 처리로(202) 내 압력을 10∼100Pa 로 한다. 제1 매스플로우 컨트롤러(241a)로 제어하는 O3의 공급 유량은 1000∼10000sccm이다. O3에 웨이퍼(200)를 노출시키는 시간은 2∼120 초간이다. 이 때의 히터(207) 온도는 웨이퍼의 온도가 250∼450℃ 가 되도록 설정되어 있다.In step 1, O 3 gas is flowed. First, all of the first valve 243a provided in the first gas supply pipe 232a and the fourth valve 243d provided in the gas exhaust pipe 231 are opened to open the first mass flow from the first gas supply pipe 232a. The O 3 gas regulated by the controller 243a is exhausted from the gas supply hole 248b of the nozzle 233 to the processing furnace 202 while being supplied to the gas exhaust pipe 231. When flowing O 3 gas, the fourth valve 243d is appropriately adjusted to set the pressure in the treatment furnace 202 to 10 to 100 Pa. The supply flow rate of O 3 controlled by the first massflow controller 241a is 1000 to 10000 sccm. The time for exposing the wafer 200 to O 3 is for 2 to 120 seconds. The heater 207 temperature at this time is set so that the temperature of a wafer may be 250-450 degreeC.

동시에 가스 공급관(232b)의 도중에 연결되어 있는 불활성 가스의 라인(232c)으로부터 개폐 밸브(253)를 열어 불활성 가스를 흐르게 하면 TMA 측에 O3 가스가 돌아 들어오는 것을 방지할 수 있다.At the same time, opening and closing the valve 253 from the line 232c of the inert gas connected in the middle of the gas supply pipe 232b allows the inert gas to flow, thereby preventing O 3 gas from returning to the TMA side.

이 때, 처리로(202) 내에 흐르게 하고 있는 가스는 O3과 N2, Ar 등의 불활성 가스 뿐이며, TMA는 존재하지 않는다. 따라서, O3은 기상 반응을 일으키지 않고, 웨이퍼(200) 상의 베이스막과 표면 반응한다.At this time, the gas flowing in the processing furnace 202 is only O 3 , inert gas such as N 2 , Ar, and no TMA. Therefore, O 3 reacts with the surface of the base film on the wafer 200 without causing a gas phase reaction.

[단계 2] [Step 2]

단계 2에서는, 제1 가스 공급관(232a)의 제1 밸브(243a)를 닫아 O3의 공급을 멈춘다. 또한, 가스 배기관(231)의 제4 밸브(243d)는 열린 채로 진공 펌프(246)에 의해, 처리로(202)를 20Pa 이하로 배기하고, 잔류 O3을 처리로(202)로부터 배제한다. 또, 이 때에는 N2 등의 불활성 가스를, O3 공급 라인인 제1 가스 공급관(232a) 및 TMA 공급 라인인 제2 가스 공급관(232b)으로부터 각각 처리로(202)에 공급하면, 잔류 O3을 배제하는 효과가 더욱 높아진다.In step 2, the supply of O 3 is stopped by closing the first valve 243a of the first gas supply pipe 232a. In addition, the fourth valve 243d of the gas exhaust pipe 231 is opened by the vacuum pump 246 to exhaust the processing furnace 202 to 20 Pa or less, and the residual O 3 is removed from the processing furnace 202. In this case, when inert gas such as N 2 is supplied to the processing furnace 202 from the first gas supply pipe 232a which is an O 3 supply line and the second gas supply pipe 232b which is a TMA supply line, respectively, residual O 3 is supplied. The effect of excluding this becomes even higher.

[단계 3][Step 3]

단계 3에서는 TMA 가스를 흐르게 한다. TMA는 상온에서 액체이며, 처리로(202)에 공급하려면, 가열하여 기화시키고 나서 공급하는 방법, 캐리어 가스라 불리는 질소나 희소 가스 등의 불활성 가스를 TMA 용기(260) 중에 통과시켜, 기화된 만큼을 그 캐리어 가스와 함께 처리로로 공급하는 방법 등이 있지만, 예로서 후자의 케이스를 설명한다. 먼저, 캐리어 가스 공급관(232b)에 설치한 밸브 (252), TMA 용기(260)와 처리로(202) 사이에 설치된 밸브(250) 및 가스 배기관(231)에 설치한 제4 밸브(243d)를 모두 열어, 캐리어 가스 공급관(232b)으로부터 제2 매스플로우 컨트롤러(241b)에 의해 유량 조절된 캐리어 가스가 TMA 용기(260) 중을 통과하고, TMA와 캐리어 가스의 혼합 가스로서, 노즐(233)의 가스 공급 구멍(248b)으로부터 처리로(202)에 공급하면서 가스 배기관(231)으로 배기한다. TMA 가스를 흐르게 할 때에는, 제4 밸브(243d)를 적정하게 조정하여 처리로(202) 내 압력을 10∼900Pa로 한다. 제2 매스플로우 컨트롤러(241a)로 제어하는 캐리어 가스의 공급 유량은 10000sccm 이하이다. TMA를 공급하기 위한 시간은 1∼4 초 설정한다. 그 후 더욱 흡착시키기 위해 상승한 압력 분위기 중에 노출시키는 시간을 0∼4 초로 설정해도 된다. 이 때의 웨이퍼 온도는 O3의 공급시와 동일하게 250∼450℃ 이다. TMA의 공급에 의해, 베이스막 위의 O3와 TMA가 표면 반응하여 웨이퍼(200) 상에 Al2O3 막이 성막된다.In step 3, the TMA gas is flowed. The TMA is a liquid at room temperature, and in order to supply it to the processing furnace 202, a method of heating and vaporizing and then supplying it, an inert gas such as nitrogen or a rare gas called a carrier gas, is allowed to pass through the TMA container 260, Is supplied to the treatment furnace together with the carrier gas, but the latter case will be described as an example. First, the valve 252 provided in the carrier gas supply pipe 232b, the valve 250 provided between the TMA container 260 and the processing furnace 202, and the fourth valve 243d provided in the gas exhaust pipe 231 are provided. The carrier gas passed through the TMA container 260 through the opening and being adjusted by the second massflow controller 241b from the carrier gas supply pipe 232b, and the mixed gas of the TMA and the carrier gas, The gas is exhausted from the gas supply hole 248b to the gas exhaust pipe 231 while being supplied to the processing furnace 202. When flowing TMA gas, the 4th valve 243d is adjusted suitably and the pressure in the process furnace 202 is set to 10-900 Pa. The supply flow rate of the carrier gas controlled by the second massflow controller 241a is 10000 sccm or less. The time for supplying the TMA is set from 1 to 4 seconds. In order to adsorb | suck further after that, you may set time to expose to the elevated pressure atmosphere to 0-4 second. Wafer temperature at this time is the same 250~450 ℃ and for supply of O 3. By supplying the TMA, O 3 on the base film and the TMA surface react to form an Al 2 O 3 film on the wafer 200.

동시에 가스 공급관(232a)의 도중에 연결되어 있는 불활성 가스의 라인(232d)으로부터 개폐 밸브(254)를 열어 불활성 가스를 흐르게 하면 O3 측에 TMA 가스가 돌아 들어오는 것을 방지할 수 있다.At the same time, opening and closing the valve 254 from the line 232d of the inert gas connected in the middle of the gas supply pipe 232a to flow the inert gas can prevent the TMA gas from returning to the O 3 side.

성막 후, 밸브(250)를 닫고, 제4 밸브(243d)를 열어 처리로(202)를 진공 배기하여, 잔류하는 TMA의 성막에 기여한 후의 가스를 배제한다. 또한, 이 때에는 N2 등의 불활성 가스를, O3 공급 라인인 제1 가스 공급관(232a) 및 TMA 공급 라인인 제2 가스 공급관(232b)으로부터 각각 처리로(202)에 공급하면, 잔류하는 TMA의 성막에 기여한 후의 가스를 처리로(202)로부터 배제하는 효과가 더욱 높아진다.After the film formation, the valve 250 is closed, and the fourth valve 243d is opened to evacuate the processing furnace 202 to remove the gas after contributing to the film formation of the remaining TMA. In this case, an inert gas such as N 2 is supplied to the processing furnace 202 from the first gas supply pipe 232a which is an O 3 supply line and the second gas supply pipe 232b which is a TMA supply line, respectively. The effect of removing the gas after the contribution to the film formation from the treatment furnace 202 is further enhanced.

상기 단계 1∼3을 1 사이클로 하고, 이 사이클을 복수 회 반복함으로써 웨이퍼(200) 상에 소정 막 두께의 Al2O3 막을 성막한다.The above steps 1 to 3 are used as one cycle, and the cycle is repeated a plurality of times to form an Al 2 O 3 film having a predetermined thickness on the wafer 200.

처리로(202) 내를 배기하여 O3 가스를 제거하고 나서 TMA를 흐르게 하므로, 양자는 웨이퍼(200)로 향하는 도중에 반응하지 않는다. 공급된 TMA는, 웨이퍼(200)에 흡착되어 있는 O3과만 유효하게 반응시킬 수 있다.Since the TMA flows after evacuating the inside of the processing furnace 202 to remove the O 3 gas, both do not react on the way to the wafer 200. The supplied TMA can effectively react only with O 3 adsorbed on the wafer 200.

또, O3 공급 라인인 제1 가스 공급관(232a) 및 TMA 공급 라인인 제2 가스 공급관(232b)을 처리로(202) 내에서 합류시킴으로써, TMA와 O3을 노즐(233) 내에서도 교대로 흡착, 반응시켜 퇴적막을 Al2O3로 할 수 있고, TMA와 O3을 별개의 노즐로 공급하는 경우에 TMA 노즐 내에서 이물질 발생원이 될 가능성이 있는 Al 막이 생성되는 문제를 없앨 수 있다. Al2O3 막은, Al 막보다도 밀착성이 좋고, 잘 박리되지 않기 때문에, 이물질 발생원이 되기 어렵다.In addition, by joining the first gas supply pipe 232a, which is an O 3 supply line, and the second gas supply pipe 232b, which is a TMA supply line, in the processing furnace 202, TMA and O 3 are alternately adsorbed in the nozzle 233. In this case, the deposited film can be made Al 2 O 3 by reacting, and when TMA and O 3 are supplied to separate nozzles, the problem that Al films are likely to be generated in the TMA nozzles can be eliminated. Since the Al 2 O 3 film has better adhesion than the Al film and does not peel off well, the Al 2 O 3 film is unlikely to be a source of foreign matter generation.

다음으로, 도 4를 참조하여, 본 발명이 적합하게 적용되는 기판 처리 장치의 일례인 반도체 제조 장치에 관한 개략을 설명한다. Next, with reference to FIG. 4, the outline regarding the semiconductor manufacturing apparatus which is an example of the substrate processing apparatus to which this invention is suitably applied is demonstrated.

케이스(101) 내부의 전면 측에는, 도시하지 않는 외부 반송 장치와의 사이에 기판 수납 용기로서의 카세트(100)의 수수(授受)를 행하는 유지구 수수 부재로서의 카세트 스테이지(105)가 설치되고, 카세트 스테이지(105)의 후측에는 승강 수단으로서의 카세트 엘리베이터(115)가 설치되고, 카세트 엘리베이터(115)에는 반송 수단으로서의 카세트 이동 탑재기(114)가 장착되어 있다. 또한, 카세트 엘리베이터(115)의 후측에는, 카세트(100)의 적재 수단으로서의 카세트 선반(109)이 설치되는 동시에 카세트 스테이지(105)의 위쪽에도 예비 카세트 선반(110)이 설치되어 있다. 예비 카세트 선반(110)의 위쪽에는 클린 유닛(118)이 설치되어 클린 에어를 케이스(101)의 내부에 유통시키도록 구성되어 있다. On the front side inside the case 101, a cassette stage 105 as a holder receiving member for carrying the cassette 100 as a substrate storage container is provided between an external conveying device (not shown). On the rear side of the 105, a cassette elevator 115 as an elevating means is provided, and the cassette elevator 115 is mounted on the cassette elevator 115 as a conveying means. In addition, on the rear side of the cassette elevator 115, a cassette shelf 109 is provided as a stacking means of the cassette 100, and a spare cassette shelf 110 is provided above the cassette stage 105. The clean unit 118 is provided above the spare cassette shelf 110, and is comprised so that clean air may be distributed to the inside of the case 101. As shown in FIG.

케이스(101)의 후부 위쪽에는 처리로(202)가 설치되고, 처리로(202)의 아래쪽에는 기판으로서의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 다단으로 유지하는 기판 유지 수단으로서의 보우트(217)를 처리로(202)에 승강시키는 승강 수단으로서의 보우트 엘리베이터(121)가 설치되고, 보우트 엘리베이터(121)에 장착된 승강 부재(122)의 선단부에는 커버로서의 시일 캡(219)이 장착되어 보우트(217)를 수직으로 지지하고 있다. 보우트 엘리베이터(121)와 카세트 선반(109) 사이에는 승강 수단으로서의 이동 탑재 엘리베이터(113)가 설치되고, 이동 탑재 엘리베이터(113)에는 반송 수단으로서의 웨이퍼 이동 탑재기(112)가 장착되어 있다. 또, 보우트 엘리베이터(121) 옆에는, 개폐 기구를 가지며 처리로(202)의 하면을 막는 차폐 부재로서의 로 입구(爐口) 셔터(116)가 설치되어 있다. The processing furnace 202 is provided above the rear part of the case 101, and the boat 217 serving as the substrate holding means which holds the wafer 200 as a board | substrate in multiple stages in a horizontal position below the processing furnace 202 is processed. A boat elevator 121 as a lifting means for lifting up and down at 202 is provided, and a seal cap 219 as a cover is mounted at the leading end of the lifting member 122 attached to the boat elevator 121 to vertically mount the boat 217. I support it. Between the boat elevator 121 and the cassette shelf 109, the moving mounting elevator 113 as a lifting means is provided, and the moving mounting elevator 113 is equipped with the wafer moving mounting machine 112 as a conveying means. Next to the boat elevator 121, a furnace inlet shutter 116 is provided as a shielding member which has an opening and closing mechanism and closes the lower surface of the processing furnace 202.

웨이퍼(200)가 장전된 카세트(100)는, 도시하지 않은 외부 반송 장치로부터 카세트 스테이지(105)에 웨이퍼(200)가 상향 자세로 반입되고, 웨이퍼(200)가 수평 자세가 되도록 카세트 스테이지(105)에서 90℃ 회전된다. 또한, 카세트(100)는, 카세트 엘리베이터(115)의 승강 동작, 횡행(橫行) 동작 및 카세트 이동 탑재기(114)의 진퇴 동작, 회전 동작의 협동에 의해 카세트 스테이지(105)로부터 카세트 선반(109) 또는 예비 카세트 선반(110)에 반송(搬送)된다. In the cassette 100 loaded with the wafer 200, the cassette stage 105 is loaded from the external conveying apparatus (not shown) into the cassette stage 105 in the upright position, and the wafer 200 is in the horizontal position. At 90 ° C.). In addition, the cassette 100 is moved from the cassette stage 105 to the cassette shelf 109 by the cooperation of the lifting and lowering operation of the cassette elevator 115, the advancing operation of the cassette moving mounter 114, and the rotating operation. Or it is conveyed to the spare cassette shelf 110.

카세트 선반(109)에는 웨이퍼 이동 탑재기(112)의 반송 대상이 되는 카세트(100)가 수납되는 이동 탑재 선반(123)이 있고, 웨이퍼(200)가 이동 탑재에 제공되는 카세트(100)는 카세트 엘리베이터(115), 카세트 이동 탑재기(114)에 의해 이동 탑재 선반(123)에 이동 탑재된다. The cassette shelf 109 includes a movable mounting shelf 123 in which the cassette 100 to be conveyed by the wafer moving mounter 112 is accommodated. 115, the cassette is mounted on the movable shelf 123 by the cassette mounting machine 114.

카세트(100)가 이동 탑재 선반(123)에 이동 탑재되면, 웨이퍼 이동 탑재기(112)의 진퇴 동작, 회전 동작 및 이동 탑재 엘리베이터(113)의 승강 동작의 협동에 의해 이동 탑재 선반(123)으로부터 강하 상태의 보우트(217)에 웨이퍼(200)를 이동 탑재한다. When the cassette 100 is moved on the movable mounting shelf 123, the cassette 100 descends from the movable mounting shelf 123 by the cooperation of the advancing, rotating and lifting operation of the movable mounting elevator 113. The wafer 200 is mounted on the boat 217 in a state.

보우트(217)에 소정 매수의 웨이퍼(200)가 이동 탑재되면 보우트 엘리베이터(121)에 의해 보우트(217)가 처리로(202)에 삽입되고, 시일 캡(219)에 의해 처리로(202)에 공기가 통하지 않도록 폐색된다. 공기가 통하지 않게 폐색된 처리로(202) 내에서는 웨이퍼(200)가 가열되는 동시에 처리 가스가 처리로(202) 내에 공급되어, 웨이퍼(200)에 처리가 이루어진다.When the predetermined number of wafers 200 are mounted on the boat 217, the boat 217 is inserted into the processing furnace 202 by the boat elevator 121, and the sealing cap 219 is inserted into the processing furnace 202. It is blocked to allow air to pass through. In the processing furnace 202 which is blocked from passing through the air, the wafer 200 is heated, and a processing gas is supplied into the processing furnace 202 to process the wafer 200.

웨이퍼(200)에의 처리가 완료되면, 웨이퍼(200)는 상기한 작동의 역순으로, 보우트(217)로부터 이동 탑재 선반(123)의 카세트(100)에 이동 탑재되고, 카세트(100)는 카세트 이동 탑재기(114)에 의해 이동 탑재 선반(123)으로부터 카세트 스테이지(105)로 이동 탑재되어, 도시하지 않은 외부 반송 장치에 의해 케이스(101)의 외부로 반출된다. 또한, 로 입구 셔터(116)는, 보우트(217)가 강하 상태일 때에 처리로(202)의 하면을 막아, 외기가 처리로(202) 내로 들어오는 것을 방지하고 있다.When the processing to the wafer 200 is completed, the wafer 200 is mounted on the cassette 100 of the movable mounting shelf 123 from the boat 217 in the reverse order of the above operation, and the cassette 100 moves the cassette. The mounting device 114 is moved and mounted from the moving mounting shelf 123 to the cassette stage 105, and is carried out to the outside of the case 101 by an external conveying device (not shown). In addition, the furnace entrance shutter 116 blocks the lower surface of the processing furnace 202 when the boat 217 is in the lowered state, thereby preventing outside air from entering the processing furnace 202.

상기 카세트 이동 탑재기(114) 등의 반송 동작은, 반송 제어 수단(124)에 의해 제어된다. The conveyance operation | movement of the said cassette moving mounter 114 etc. is controlled by the conveyance control means 124. As shown in FIG.

명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서를 포함하는 2003년 8월 15일 제출한 일본국 특허출원 2003-293953호의 개시 내용 전체는, 그대로 인용하여 본 명세서에 포함된다. The entire disclosure content of Japanese Patent Application No. 2003-293953, filed August 15, 2003, including the specification, claims, drawings, and abstract, is incorporated herein by reference in its entirety.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일양태에 의하면, 양산성이 뛰어난 배치식 처리 장치로 ALD 법에 의한 Al2O3 막 등의 성막이 가능해지고, 또한 부 생성물인 노즐 내의 Al 막 등의 성막을 억제할 수 있게 된다.As described above, according to one aspect of the present invention, it is possible to form a film such as an Al 2 O 3 film by the ALD method with a batch type processing apparatus excellent in mass productivity, and to form a film such as an Al film in a nozzle that is a by-product. It becomes possible to suppress it.

그 결과, 본 발명은, 반도체 웨이퍼를 처리하는 기판 처리 장치 및 그것을 사용하는 디바이스의 제조 방법에 특히 적합하게 이용할 수 있다.As a result, this invention can be utilized especially suitably for the substrate processing apparatus which processes a semiconductor wafer, and the manufacturing method of the device using the same.

Claims (10)

기판을 수용하는 처리실과, 그 기판을 가열하는 가열 부재를 가지며, 서로 반응하는 적어도 2 개의 가스를 교대로 상기 처리실 내에 공급하여 상기 기판의 표면에 원하는 막을 생성하는 기판 처리 장치로서, A substrate processing apparatus having a processing chamber accommodating a substrate and a heating member for heating the substrate, and alternately supplying at least two gases reacting with each other into the processing chamber to produce a desired film on the surface of the substrate, 상기 2 개의 가스가 서로 독립적으로 각각 흐르는 2 개의 공급관과, Two supply pipes through which the two gases flow independently of each other, 상기 처리실 내에 가스를 공급하는 단일한 가스 공급 부재로서, 상기 2 개의 가스 중의 적어도 하나의 가스의 분해 온도 이상의 영역에 그 일부가 연장되어 있는 상기 단일한 가스 공급 부재를 구비하고, A single gas supply member for supplying gas into the processing chamber, the single gas supply member having a portion extending in a region above a decomposition temperature of at least one of the two gases, 상기 2 개의 공급관을, 상기 적어도 하나의 가스의 분해 온도 미만의 장소에서, 상기 가스 공급 부재에 연결시켜, 상기 2 개의 가스를 상기 가스 공급 부재를 통해 상기 처리실 내에 각각 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치. The two supply pipes are connected to the gas supply member at a place below the decomposition temperature of the at least one gas to supply the two gases into the processing chamber through the gas supply member, respectively. Device. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급 부재가, 다수의 가스 분출구를 가진 노즐인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치. The substrate processing apparatus of claim 1, wherein the gas supply member is a nozzle having a plurality of gas ejection openings. 제2항에 있어서, 상기 처리실을 형성하고, 적층된 복수의 기판을 수용가능한 반응관을 더 구비하고, 상기 노즐이, 상기 반응관의 하부로부터 상부에 걸쳐 상기 기판의 적재 방향을 따라 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치. The reaction chamber according to claim 2, further comprising a reaction tube for forming the processing chamber and accommodating a plurality of stacked substrates, wherein the nozzle is provided along a stacking direction of the substrate from the lower portion to the upper portion of the reaction tube. Substrate processing apparatus, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 2 개의 공급관과 상기 가스 공급 부재의 연결 개소는, 상기 처리실 내인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치. The substrate processing apparatus of claim 1, wherein a connection point between the two supply pipes and the gas supply member is in the processing chamber. 제1항에 있어서, 상기 가스 공급 부재의 내벽에, 상기 적어도 2 개의 가스의 반응에 의해 생성되는 막이 부착되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein a film generated by the reaction of the at least two gases is attached to an inner wall of the gas supply member. 제5항에 있어서, 클리닝 가스를 상기 가스 공급 부재를 통해 상기 처리실 내에 공급하여, 상기 처리실의 클리닝과 상기 가스 공급 부재에 부착된 막의 제거를 실시하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치. 6. The substrate processing apparatus of claim 5, wherein a cleaning gas is supplied into the processing chamber through the gas supply member to perform cleaning of the processing chamber and removal of a film attached to the gas supply member. 제1항에 있어서, 상기 가스는 트리메틸알루미늄과 오존으로서, 상기 기판의 표면에 알루미늄 산화막을 생성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the gases are trimethylaluminum and ozone to produce an aluminum oxide film on the surface of the substrate. 제1항에 있어서, 상기 가스는, 테트라키스(N-에틸-N-메틸아미노)하프늄과 오존으로서, 상기 기판의 표면에 하프늄 산화막을 생성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the gas is tetrakis (N-ethyl-N-methylamino) hafnium and ozone to form a hafnium oxide film on the surface of the substrate. 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실의 외측에 배치되고, 상기 기판을 가열하는 가열 부재를 가지며, 서로 반응하는 적어도 2 개의 가스를 교대로 상기 처리실 내에 공급하여 상기 기판의 표면에 원하는 막을 생성하는 핫월식의 처리로를 구비한 기판 처리 장치로서, A processing chamber accommodating a substrate and a heating member disposed outside the processing chamber and heating the substrate, and at least two gases reacting with each other are alternately supplied into the processing chamber to generate a desired film on the surface of the substrate. A substrate processing apparatus having a lunar evaporation furnace, 상기 2 개의 가스가 서로 독립적으로 각각 흐르는 2 개의 공급관과, Two supply pipes through which the two gases flow independently of each other, 상기 처리실 내에 가스를 공급하는 단일한 가스 공급 부재로서, 그 일부가 상기 가열 부재의 내측에 배치된 상기 단일한 가스 공급 부재를 구비하고, A single gas supply member for supplying gas into the processing chamber, a part of which includes the single gas supply member disposed inside the heating member, 상기 2 개의 공급관을, 상기 처리실 내의 상기 기판 부근의 온도보다도 낮은 온도의 영역에서, 상기 가스 공급 부재에 연결시켜, 상기 2 개의 가스를 상기 가스 공급 부재를 통해 상기 처리실 내에 각각 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치. The two supply pipes are connected to the gas supply member in a region at a temperature lower than the temperature near the substrate in the processing chamber to supply the two gases into the processing chamber through the gas supply member, respectively. Substrate processing apparatus. 기판을 수용하는 처리실과, 그 기판을 가열하는 가열 부재를 가지며, 서로 반응하는 적어도 2 개의 가스를 교대로 상기 처리실 내에 공급하여 상기 기판의 표면에 원하는 막을 생성하는 기판 처리 장치로서, A substrate processing apparatus having a processing chamber accommodating a substrate and a heating member for heating the substrate, and alternately supplying at least two gases reacting with each other into the processing chamber to produce a desired film on the surface of the substrate, 상기 2 개의 가스가 서로 독립적으로 각각 흐르는 2 개의 공급관과, Two supply pipes through which the two gases flow independently of each other, 상기 처리실 내에 가스를 공급하는 단일한 가스 공급 부재로서, 상기 2 개의 가스 중의 적어도 하나의 가스의 분해 온도 이상의 영역에 그 일부가 연장되어 있는 상기 단일한 가스 공급 부재를 구비하고, A single gas supply member for supplying gas into the processing chamber, the single gas supply member having a portion extending in a region above a decomposition temperature of at least one of the two gases, 상기 2 개의 공급관을, 상기 적어도 하나의 가스의 분해 온도 미만의 장소에서, 상기 가스 공급 부재에 연결시켜, 상기 2 개의 가스를 상기 가스 공급 부재를 통해 상기 처리실 내에 각각 공급하는 기판 처리 장치를 사용하고, Using a substrate processing apparatus that connects the two supply pipes to the gas supply member at a place below the decomposition temperature of the at least one gas, and supplies the two gases into the processing chamber through the gas supply member, respectively; , 상기 2 개의 가스를 상기 가스 공급 부재를 통해 상기 처리실 내에 교대로 공급하여, 상기 기판의 표면에 상기 원하는 막을 생성하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법. And the two gases are alternately supplied through the gas supply member into the processing chamber to produce the desired film on the surface of the substrate.
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